Что такое красивые чпу, или 9 правил, как сделать человекопонятные url

Содержание статьи

Должностные обязанности операторов

В обязанности оператора ЧПУ, как правило, входит:

• настройка и обслуживание оборудования (ввод программы, установка и съем инструментов и заготовки);
• контроль процесса обработки;
• проверка готовых деталей;
• устранение мелких неполадок, подналадка основных узлов и механизмов.

Конкретный род занятий определяется соответственно разряду. Все работники обязаны содержать рабочее место в чистоте и порядке. Кроме того, оператор занимается точением инструментов.

Руководством для оператора является Должностная инструкция оператора станков с программным управлением. Эта инструкция составляется для каждого конкретного предприятия. Также существует стандартная проффесиограмма, описывающая нормы и требования для данной профессии.

Сколько станков способен обслуживать один человек? Опытный оператор ЧПУ обычно обслуживает нескольких машин одновременно, в зависимости от степени сложности работы. Например, два токарных станка, разрезающих относительно простые изделия из мягких материалов, и один фрезерный, с более тяжелой задачей. Главное уметь тщательно планировать свои действия, чтобы машины не простаивали.

Программирование

ЧПУ станок запускается автоматическом или полуавтоматическом режиме только при наличии числовых управляющих программ (УП). Она включает все действия и принципы, по которым будет работать четырехосной станочный прибор. При создании управляющей программы задаются:

• количество переходов и проходов;
• параметры обрабатываемой заготовки;
• основные характеристики рабочего инструмента.

УП создается на компьютере при помощи специальных приложений для работы со станками. Учимся работать на программах:

• AutoCAD;
• T-FlexCAD;
• SolidWorks.

На перечисленном программном обеспечении создаются трехмерные примеры, на основе которых изготовляются реальные детали. После этого указывается, какими работами будет реализовываться поставленная задача. Если Вы научитесь создавать управляющие программы, со станочным оборудованием будет работать легче.

Принцип работы фрезерных станков

Фрезерное оборудование позволяет осуществлять различные технологические операции: резку, сверление, расчет расстояний между отверстиями, которые необходимо выполнять, а также ряд других. В качестве материалов, которые можно обрабатывать на таком оборудовании, могут выступать:

• древесина;
• черные, а также цветные металлы;
• керамика;
• полимерные материалы;
• природный и искусственный камень.

Заготовки закрепляются на рабочем столе, а их обработка выполняется за счет вращающейся фрезы, которая и режет материал.

Станок с ЧПУ обрабатывает металлическую заготовку

Фрезерные станки, оснащенные ЧПУ, выпускаются в различном конструктивном исполнении.

Консольного типа:

1. модели, обладающие широкой универсальностью;
2. горизонтального типа;
3. вертикального типа.

Бесконсольной конструкции:

1. вертикальные;
2. горизонтальные.

Самыми популярными и, соответственно, распространенными являются фрезерные станки с ЧПУ консольного типа. На консоль закрепляется обрабатываемая заготовка, и именно этот рабочий орган совершает движения по отношению к режущему инструменту. Сам шпиндель такого станка не движется, он жестко зафиксирован в одной позиции.

Обработка на фрезерных станках бесконсольного типа осуществляется за счет того, что перемещаться в них может как рабочий стол, который движется в двух направлениях, так и шпиндель, способный изменять свою позицию в вертикальной плоскости, а также во всех остальных направлениях.

Основные узлы фрезерного станка с ЧПУ

Станок фрезерной группы с ЧПУ автоматически выполняет операции, информация о которых предварительно записана на один из носителей. Программы, которые управляют его работой, могут быть нескольких типов.

• Позиционные, предполагающие фиксацию координат конечных точек, по которым и выполняется обработка заготовки. Такое программы используются для управления станками сверлильной и расточной группы.
• Контурные, управляющие траекторией обработки заготовки. Они используются для управления станками круглошлифовальной группы.
• Комбинированные, которые объединяют в себе возможности программ контурного и позиционного типа. Такими программами управляются станки, относящиеся к многоцелевой категории.
• Многоконтурные. С их помощью можно управлять всеми функциональными возможностями станка, они являются самыми сложным типом ПО. При помощи таких программ обеспечивается управление широкоформатным оборудованием.

Фрезерные станки, оснащенные ЧПУ, обладают целым рядом значимых преимуществ:

• позволяют увеличить производительность обработки в 2–3 раза;
• дают возможность изготавливать детали с высокой точностью;
• минимизируют объем ручного труда, что позволяет уменьшить штат обслуживающего персонала;
• сокращают время, необходимое для подготовки заготовок;
• минимизируют время обработки деталей.

Основные параметры станков ЧПУ

Для сверлильной группы это — самый большой диаметр сверления, для расточной — диаметр шпинделя, для фрезерной — ширина рабочей поверхности стола, оборудование токарной группы характеризует максимально возможный диаметр обрабатываемого отверстия.

Как расшифровывается маркировка модели станка? Например, у нас есть станок 1А616Ф3. Расшифровка будет следующей: станок токарный (1 группа), усовершенствованный (после номера группы добавлена буква А), относится к типу токарных и лобных станков (6 тип), у оборудования 16 типоразмер (выбирается по максимальному диаметру обрабатываемой детали), с установленной контурной системой СЧПУ.

Исполнительный механизм

Исполнительный механизм станка состоит из приводов, двигателей и винтов. Он выполняет функции токарной обработки изделий. Кроме того, по алгоритму управляющего воздействия приводами осуществляются дополнительные функции:

• подача заготовок и забор готовых изделий;
• смену рабочего инструмента;
• очистку рабочей области оборудования;
• нагрев или охлаждение оборудования;
• аварийная или другая остановка.

Основными механизмами станков с ЧПУ, как и ручных станков, являются двигатели и ходовые винты. Винты перемещают рабочий инструмент и поверхность, обеспечивая оптимальный угол. На простых электрических станках ходовые винты имели полностью механическую структуру. Электрические винты отличаются более высокой скоростью и точностью.

Двигатели

В системах ЧПУ используются двигатели нескольких типов:

• шаговый двигатель переменного тока;
• шаговый двигатель постоянного тока;
• гибридный шаговый двигатель;
• серводвигатель.

Шаговые двигатели работают на основе электромагнитного поля. На статор двигателя подается напряжение, заставляющее вращаться ротор. Преимуществом такого исполнения является простота и общая доступность механизма. Однако он не лишен и недостатков. Они заключаются в дискретной работе механизма с относительно большим единичным шагом. Такое устройство ЧПУ несколько снижает точность танков, повышает минимальные допуски изготавливаемых деталей.

Гибридный шаговый вид двигателя позволяет сочетать в себе достоинства двух других видов простых электродвигателей. Он не на много дороже в цене, поэтому используется чаще других видов, но унаследовал и главный недостаток шаговых двигателей – дискретность.

Серводвигатели в ЧПУ имеют принципиально другой механизм работы – он использует цифровые команды с ЧПУ, напрямую регулирующие скорость работы части исполнительного механизма. Особенности работы оборудования является наличие обратной связи напрямую от двигателя на узел управления. Этот вид обладает очень маленьким, практически незаметным минимальным шагом ротора и высокой точностью, но характеризуется сложностью управления устройством, высокой стоимостью приобретения и обслуживания серводвигателя.

Как правильно выбрать машину с ЧПУ

Существует множество типов и производителей станков с ЧПУ

При покупке нового или бывшего в употреблении (б/у) станка с ЧПУ существует ряд ключевых характеристик, на которые следует обратить внимание

На рисунке изображена простая конструкция фрезерного станка с ЧПУ, он состоит из таких частей:

1. Ось Х;
2. Ось Y;
3. Ось Z;
4. Привод оси X;
5. Привод оси Y;
6. Рабочий стол;
7. Шпиндель;
8. Патрон для установки режущего инструмента;
9. Корпус станка (в данном случае алюминиевый).

Рассмотрим самые важные характеристики станка:

Это самое фундаментальное качество любой машины с ЧПУ. В большинстве базовых конструкций режущая головка перемещается в трех направлениях – X, Y и Z – и сам инструмент всегда направлен вниз и совмещен с осью Z. Эта конструкция немного ограничена по сравнению с много направленными машинами, содержащими четвертую и даже пятую ось.

Чугунная или стальная конструкция обеспечивает более высокий уровень жесткости и возможность изготавливать даже самое большое рабочее пространство, но является очень тяжелой. Если перемещение станка по мастерской не планируется, то такой вариант является оптимальным, если же планируются частые перестановки, то лучше обратить внимания на станки из алюминия, они гораздо легче, а по прочности практически не уступают стальным.

В случае, если вы будете обрабатывать мягкие материалы и станок не будет испытывать больших нагрузок при работе, то можно сделать выбор в сторону конструкции из полимерных материалов (акрил, ПВХ).

Шпиндель, соединяющий двигатель и вращающийся инструмент, оказывает большое влияние на точность станка с ЧПУ. Его основная задача – обеспечить, чтобы вращение инструмента было сконцентрировано в одной точке, имело минимальную вибрацию, и чтобы эти условия соблюдались даже при максимальной нагрузке.

Шпиндель более высокого качества увеличивает точность, уменьшив общее количество колебаний по сторонам, а также уменьшает разницу между предполагаемым и фактическим диаметром инструмента.

Для цветных металлов, древесины, пластмассы и других похожих материалов рекомендуется высокая скорость вращения шпинделя. Обрабатывая мягкие материалы на низких скоростях шпинделя, канавки на торцевых фрезах будут забиваться стружкой и портить деталь. Единственный способ избежать гуммирования фрез в мягких материалах при низких оборотах шпинделя – это снизить скорость подачи.

Большие диапазоны перемещения инструмента позволяют обрабатывать большую площадь заготовки за один проход. Чтобы определить габариты станка, который вам нужен, продумайте, изделия с каким максимальным размером вы собираетесь производить на нем.

Есть много факторов, которые влияют на количество времени, затрачиваемое для выполнения обработки определенной заготовки, но главным из них всегда является производительность самого станка с ЧПУ. «А почему бы не провести обработку на максимальной скорости?» – спросите вы. Как уже было написано выше, высокая скорость передвижения не всегда положительно сказывается на качестве готовой продукции. Например, акрил, при большой скорости подачи начинает плавиться и деформироваться, древесина обугливается, это плохо сказывается и на рабочем инструменте, фрезы тоже «горят».

Типы приводных двигателей для каждой из осей делятся на шаговые двигатели и сервоприводы.

Сервоприводы имеют более высокую точность по сравнению с шаговыми, и стоят намного дороже. Основным преимуществом сервосистемы является то, что она проверяет свое положение при каждом движении относительно независимого измерительного устройства – стеклянной шкалы. Это целый комплекс.

Сервопривод

Шаговые двигатели – это системы с открытым контуром, выполняющие цепочку команд без проверки положения относительно измерительного устройства.

Шаговый двигатель

Однозначно, сервоприводы являются более точными, но и шаговые двигатели в работе добавляют не очень большую погрешность. Выбор между серво и шаговой системой зависит только от того, насколько точным должен быть конечный продукт.

Изготовление клише, пломбираторов

Клише — это инструмент, который применяется для изготовления визиток, открыток, обложек ежедневников и другой пост-печатной полиграфической продукции, выпускаемой типографиями. Так же клише используют в тюнинге салонов автомобилей для тиснения на коже сидений и приборных панелях.

Клише изготовлено на станке cnc-2535al, материал клише — магний

Полупрофессиональные станки и станки с чпу хобби класса позволяют обрабатывать большое количество разнообразных материалов. Смотри статью Обработка материалов на фрезерном станке с чпу.

С помощью таких станков можно осуществлять обработку по контуру, гравировать,  3d фрезеровать.

Обработка по контуру. Пользователь Алексей М. (г. Улан — Удэ) Станок Моделист4060

Гравировка. Пользователь Сергей К. (г. Гагарин) Станок Моделист4060

3d резка на ЧПУ. Пользователь Анатолий (г. Пятигорск). Станок cnc-3040al

Возможности чпу станков хобби класса могут быть значительно расширены.

Принцип конструктора, используемый во многих станках, позволяет превращать фрезерный станок в 3d принтер  за счет крепления экструдера (печатающей головки)

Ниже представлена фотография печати крепления для лазерной головки фрезерным чпу станком Моделист3040

Инструкция по установке печатающей головки 3Д принтера на станок Моделист3040

Крепление лазерной головки позволяет использовать фрезерный станок для выжигания.

Еще больше работ на станках с чпу серии Моделист в статье  Обработка материалов на фрезерном станке с чпу 

Видео и фото работ на алюминиевых станках

Полезные приспособления для станков с чпу

Настольные фрезерные станки с ЧПУ

(Рис. 6) Данный тип станков предназначен для выполнения фрезерных работ, сверления, зенкерования и растачивания отверстий на деталях из черных и цветных металлов, их сплавов и пластмасс в единичном, мелкосерийном и серийном производстве. Это оборудование оснащается приводами, которые управляются контроллерами, подключенными к любому IBM PC совместимому персональному компьютеру.

Среди основных преимуществ отмечают:

• Значительное увеличение производительности по сравнению со станками ручного управления;

• Очевидное снижение необходимости в квалифицированных работниках;

• Существенное уменьшение сроков перехода на изготовление новых деталей;

• Более простое и практичное технологическое оснащение;

• Значительное сжатие сроков производственного цикла.

Самыми распространенными моделями являются: BF20 CNC Optimum, BF20L CNC, Optimum BF20 CNC PRO с ШВП.

Преимущества станков с ЧПУ

сложные рельефные декоры

Кроме того, массовое производство фасадов МДФ с помощью широкоформатных станков с ЧПУ возможно без необходимости предварительно раскраивать плиты и позволяет делать полный цикл их обработки, это значительно экономит время и рабочую силу.

Цена оборудования на основе ЧПУ такова, что нужно перед его покупкой хорошо подумать, будет ли это экономически выгодно конкретно для ваших производственных мощностей. Если у вас есть стабильный поток клиентов, и они готовы платить за оригинальные дизайнерские решения, то можете смело вкладывать средства в такое оборудование.

Особенность станков на основе ЧПУ – это их надежность и возможность бесперебойной работы в течение многих лет. Но при работе с ними нужно соблюдать все правила безопасности, а также подбирать только квалифицированных операторов и наладчиков. Некачественная работа персонала может вывести прибор из строя раньше положенного срока.

Разнообразие форм обучения

Чтобы стать программистом, можно пойти и другим путем – обучению готовы послужить создатели «LAUFER CNC» – дистанционных курсов. Для этого нужен планшетный компьютер, нетбук, смартфон или телефон (мобильный интернет от 1 мб/сек), при помощи которого будет возможность участвовать в занятиях группы, проводимых преподавателем в режиме онлайн.

За полгода обучения, прослушавшие на вебинарах программу по полному курсу, изучат 8 предметов, будут выполнять домашние задания и интерактивные упражнения, напишут ряд контрольных работ по созданию УП. Их также научат строить чертежи в САПР. Предстоит им пройти тест в спецсервисе.

Тот, кто выберет форму самостоятельного обучения (тренинг), сможет стартовать в любой момент, не ожидания формирования группы. Возможен и вариант индивидуальных занятий с преподавателем (дистанционно) во время, устраивающее обоих. Темы занятий и их длительность обсуждаются предварительно.

Многоцелевые станки (обрабатывающие центры)

Многоцелевые станки на числовом программном управлении обеспечивают комплексную обработку детали без ее перебазирования. МЦС оборудуются комбинированными (смешанными) системами программного управления. С ЧПУ что устанавливается на этом оборудовании, можно зенкеровать, растачивать, раскраивать, фрезеровать, нарезать резьбу на металлических заготовках, нарезать фаски на торцах труб. Если обрабатывается заготовка плоской детали или детали корпуса, то используют МЦ сверлильно-расточной группы.

Конструктивные особенности

• Практически всегда в комплектацию оборудования входят сменные инструментальные магазины. Настройка инструмента на размер происходит заранее.
• Обрабатывающие центры оборудованы поворотными столами, которые обеспечивают перемещение заготовки в разных плоскостях. В комплектацию современных обрабатывающих центров могут входить переналаживаемые приспособления-спутники по смене заготовок.
• В конструкции используются малоинерционные высокомоментные электродвигатели, отличающиеся высоким быстродействием и способностью развивать высокий крутящий момент на малых частотах.

По компоновке МЦС подразделяются на:

• Горизонтальные. Предназначаются для односторонней обработки заготовок с большими габаритами, но это только если не использовать поворотных приспособлений. В этом случае при одном закреплении деталь можно обработать сразу с нескольких сторон.
• Вертикальные. Предназначаются для обработки заготовки с 2-5 сторон. В таких станках головка шпинделя, с помощью специальных поворотных приспособлений, может поворачиваться вдоль горизонтальной (или вертикальной) оси.

Возможные причины простоя станков с ЧПУ

Причины простоя станков с ЧПУ определяются несколькими способами. Современные станки имеют программное обеспечение, в состав которого входит приложение для осуществления обследования. Полезные утилиты периодически обновляются, благодаря чему система ЧПУ получает новые возможности. Если оператор, или помощник оператора имеет такое приложение, он сможет узнать о причине простоя, посмотрев на экран устройства.

Второй способ является более старым. Он предполагает использование программ, благодаря которым система мониторинга может выдать название возможной причины простоя.  Эффективность этого способа более низкая, чем у первого варианта.

Современные приложения устанавливаются на смарт-устройства. Для того, чтобы получить информацию и причине простоя, не нужно находиться рядом с устройством. Недостатком данного вариант является частная невозможность своевременно исправить проблему.

Система мониторинга станков ЧПУ рассматривает неограниченное количество причин, по которым может происходить простой. В списке основных из них находятся:

• наладка оборудования;
• осуществление технического обслуживания;
• материал для работы отсутствует;
• инструмент для работы отсутствует;
• нет программы для работы.

Технический термин

Шаг резьбы – расстояние, которое измеряется между парой верхних точек двух соседних витков. Эта дистанция измеряется параллельно оси самой резьбы. С этой целью используются такие инструменты, как резьбомер, метчик с аналогичным шагом, штангенциркуль. Помните, что их применение требует наличия определенных специфических знаний и навыков, но полученные с их помощью результаты замеров будут высокоточными и наиболее правильными.

Аббревиатура

Для ЧПУ расшифровка:

1. Ч (числовое) — все математические операции производятся в двоичном коде. Круговые и линейные перемещения преобразуются в количественные величины с определённым шагом (часто встречается точность в 0,01 микрона).
2. П (программное) — все этапы процесса записаны в виде простейших циклов. Задачей оператора является подбор определённых параметров согласно чертежу детали. Обработка после загрузки в память не требует участия человека. Иногда вносятся коррекции по окончании цикла реза.
3. У (управление) — процесс обработки полностью автоматизирован. Незаметно происходит контроль нагрузок по осям, положение круговых и линейных датчиков. Также учитываются механические люфты, заданные коэффициенты твердости заготовки и влияние температуры окружающего воздуха.

В аббревиатуре ЧПУ расшифровка скрывается более обширная: система управления способна одновременно проводить десятки сотен операций. Сложные конструкции могут иметь более 12 осей. Точность перемещения каждой более 0,01 мкм. Производимые на таких станках детали используются в космических аппаратах, микрохирургии, точных механизмах.

Характеристика

Перед тем, как научиться работать на станке, нужно разобраться в его характеристиках. Отличительной чертой станков, имеющих числовое программное управление, является высокая скорость и точность обработки. В отличие от более старого оборудования подобного типа четырехкоординатные фрезерные станки с системой числового программного управления имеют более высокий показатель надежности и удобства в использовании.

Еще одним фактором, отличающим токарный станок по дереву с числовым программным управлением от его аналогов, заключается в повышенном показателе жесткости. Эта особенность обусловлена:

• короткими кинематическими цепями;
• сниженными потерями на трении;
• минимальными зазорами между элементами конструкции;
• низким количеством механических передач;
• повышенным быстродействием.

Подвижные элементы устойчивы к износу, а теплопотери и механическое трение сведены к минимуму. Для конструкции характерно чередование в соединении между твердыми материалами и мягкими. Так, например, стальные детали могут соединяться с пластиковыми. Работа выполняется благодаря роликам, имеющим преднатяг. Вероятность получения повреждений такими элементами крайне мала.

Принцип работы станка с системой ЧПУ также зависит от отличий приборов. По характеристикам токарные станки отличаются:

• диаметром обрабатываемой заготовки;
• габаритам детали, которую возможно зафиксировать;
• максимальным расстоянием между центрами станочного прибора.

Обработка токарным станком на высоких скоростях и быстрое нагревание не оказывают влияния на показатель трения.

Как правильно выбирать фрезерный станок

Выбирать фрезерный станок, оснащенный ЧПУ, следует не по рекламному видео, а по функциональным возможностям такого оборудования и его техническим характеристикам. Руководствоваться в данных ситуациях необходимо следующими критериями:

• тип станка, который необходим для выполнения определенных задач;
• преимущества и недостатки определенных моделей;
• размеры рабочего стола;
• наличие в конструкции Т-образного паза, который способствует более удобному закреплению заготовки;
• напряжение, необходимое для работы станка с ЧПУ;
• функциональные возможности;
• настольные, мини или профессиональные;
• гарантийные обязательства, которые предоставляет производитель.

Универсальный фрезерный станок

(Рис. 4) Данный вид станков используется для изготовления деталей методом фрезерования в мелкосерийном производстве, в инструментальных цехах и небольших ремонтно-механических мастерских. Применяется для обработки вертикальных и горизонтальных плоскостей, моделей штампов, спиралей и т. д.

Коробка скоростей и шпиндельный узел размещены внутри станины вместе с основными узлами оборудования. Консоль передвигается по вертикальным направляющим, а по консольным направляющим перемещаются салазки с поворотным устройством, на котором располагается специальный стол, он в свою очередь, перемещается в горизонтальной плоскости под разными углами относительно оси шпинделя. Благодаря конструкционным особенностям, производимые работы выполняются быстро и качественно.  

Некоторые модели: XW6136, X6436, XN6336C, PROMA FVV-30, Optimum MF1 Vario.

В заключение об особенностях

Профессиональные машины могут включать в себя элементы управления, которые поддерживают или включают в себя пакеты программного обеспечения для автоматизированного проектирования (САПР) или автоматизированного производства (САМ).

Программируемые машины могут быть настроены для автоматических или полуавтоматических операций, таких как фрезерование, сверление или же для гравировки.

Вращающиеся столы позволяют вращать заготовку и обеспечивать перемещение по нескольким осям.

Поставщики, которые обеспечивают калибровку на месте, могут помочь обеспечить точную работу оборудования. Некоторые станки имеют пользовательский интерфейс с цифровым считыванием. У некоторых станков есть приложение, в котором можно просматривать виртуально рабочее пространство.

Станки с системой охлаждения шпинделя предназначены для предотвращения перегрева и повреждения оборудования при длительном использовании. Например, если это фрезерный станок с ЧПУ по камню, видео работы которого можно увидеть на нашем сайте.